A Hall áramérzékelő egy olyan érzékelő, amelyet általában az áram mérésére használnak. A Hall-effektust használja az áram mérésére. A Hall-effektus azt jelenti, hogy amikor egy vezető áthalad egy bizonyos mágneses mezőn, az áram feszültségkülönbséget hoz létre a mágneses tér és az áram irányára merőleges irányban.
A Hall áramérzékelő mérési elvének részletes ismertetése érdekében a következő szempontok alapján tudjuk kifejteni: Hall-effektus, a Hall áramérzékelő felépítése és működési elve, valamint az érzékelő jellemzői és alkalmazásai.
1. Hall-effektus
Amikor egy vezető vagy félvezető anyag áthalad egy mágneses mezőn, a mágneses tér irányára és az áram irányára merőleges alkatrészek töltésleválást okoznak, ami mindkét oldalon potenciálkülönbséget eredményez. Ezt a jelenséget Hall-effektusnak nevezik.
A Hall-effektus azért következik be, mert a hordozókra hatással van a Lorentz-erő. A Lorentz-erő a mágneses mezőn áthaladó áram által kifejtett erőre utal. Amikor a mágneses tér és az áram merőleges egymásra, a Lorentz-erő eltéríti az elektronokat vagy lyukakat a vezető belsejében, és potenciálkülönbséget hoz létre a vezető mindkét oldalán.
2. Hall áramérzékelő felépítése
A Hall áramérzékelők általában három részből állnak: Hall elemből, mágneses áramkör felépítéséből és kimeneti áramkörből.
2.1 Hall elem: A Hall elem az érzékelő központi része. Általában egy Hall chipből áll. A Hall elem speciális félvezető szerkezettel rendelkezik, amely egy áramátviteli területet, egy Hall akcióterületet és egy feszültségmérési területet tartalmaz. Amikor áram halad át az érzékelőn, a Hall aktív területére hatással lesz a Lorentz-erő, ami Hall potenciált okoz.
2.2 Mágneses áramkör felépítése: A mágneses áramkör felépítése elsősorban a mágneses tér eloszlásának szabályozására és a Hall elem felé történő továbbítására szolgál. A mágneses áramkör szerkezete általában vasmagból, mágneses térbeállító alkatrészekből és mágneses tér árnyékoló alkatrészekből áll. A vasmag a mágneses erővonalak vezetésére szolgál, a mágneses mező beállító eleme a mágneses tér erősségének és irányának beállítására, a mágneses mező árnyékoló eleme pedig a külső mágneses mezők interferenciájának csökkentésére szolgál.
2.3 Kimeneti áramkör: A kimeneti áramkör a Hall-potenciál mérésére és erősítésére, valamint áram- vagy feszültségjellé alakítására szolgál. A kimeneti áramkör általában egy műveleti erősítőből, egy szűrő áramkörből és egy erősítő áramkörből áll. A kimeneti áramkör feldolgozása révén a bemeneti árammal arányos feszültségjel nyerhető, ezáltal megvalósítható az árammérés.
